建筑物两种裂缝问题的成因及控制措施

■倪彦召

建筑物都存在不同程度的裂缝是客观事实，而且随着建设规模的扩大，工程的形体增大，结构形式趋于复杂，裂缝现象也随之增加。从理论上讲，由于建筑物的主要结构材料的多相性和不均质性，决定结构体裂缝的必然性。在此意义上探讨裂缝问题实质就是“控制裂缝”，使其在限定范围内不产生有害影响。从总体上说，裂缝是由荷载和变形这两种因素所引起。荷载作用引起的裂缝一般可通过设计上的验算和采取构造措施加以控制。但变形引起的裂缝成因复杂，很难有效地进行控制。大部分建筑物的裂缝是由于变形因素引发的，文章将从变形角度对混合结构的地面和墙体的两种裂缝的成因加以分析，并提出一些控制措施。

一、地沟部位地面裂缝的原因及防治

混合结构建筑物地沟部位的地面裂缝一般出现在建筑物投入使用一段时间之后，由于对使用功能和结构体系无重大影响，因而没有引起足够重视。但随着新的建筑饰面材料的使用和装修标准的提高，地面裂缝直接影响了地面的外观质量和使用寿命，对此应予以重视。

1.原因分析。混合结构地沟部位的裂缝主要发生在盖板端部，表现为沿地沟方向有规则的裂缝，尤其靠主承重墙布置的地沟处更为明显。通过对此类裂缝的观察和调查，发现其产生的原因与建筑物的沉降有关。由于荷载引起的建筑物沉降是一个长期的累计过程，在理论上把总沉降量分成三个部分：瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降。次固结沉降对于适合做混合结构地基的粘性土来说与前两者沉降值相比很小，而且时间拖后较久，不在我们所设题目的讨论范围。瞬时沉降指的是加荷后随之发生的沉降，因此从沉降角度导致上述裂缝的引发诱因是建筑物的固结沉降。固结沉降是随着荷载作用，基土中孔隙体积压缩而逐渐完成。在施工阶段粘性土地基最多能完成总沉降的80%，就是说20%以上的沉降量将在建筑物交付使用之后完成，而且主要是基土孔隙逐渐压实的过程。

2.预防措施。地沟盖板部是否出现裂缝的条件取决于地面完工后建筑物发生的沉降量和沉降速度，这很难通过计算得出精确的结论，从实用角度采取结构上的措施是有效的预防手段。我们提出三种构造处理方法：

（1）对于沿非承重墙布置，跨度小于1m的地沟，可采用降低盖板上皮标高，增设混凝土构造层（不小于100mm厚），并配负弯矩钢筋。

（2）尽可能将管道集中设置在走廊处，盖板两端都搭在走廊基础上，使得沉降影响基本同步。这种方法虽然增加了盖板混凝土量，但省了一道地沟墙，简化了施工程序，综合效益还是合算的。

（3）对于房屋跨度较大、地沟较宽及必须沿承重墙的情况，可在盖板端部设一变形缝，局部做防水处理。

二、单层工业厂房附房外墙的裂缝问题

单层工业厂房跨外附设的生活间的外墙大都有不同程度的裂缝存在，对于常规的构造措施和施工方法，这些裂缝难以杜绝。在生产工艺进步的推动下，厂房的装饰标准较过去已有很大提高，这些裂缝对厂房外观质量的不利影响更加明显。通过对实际工程的调查，我们认为克服这类缺陷的有效手段就是控制由于温度变形引起的破坏应力。

1.裂缝分析。温度变形是由于结构热胀冷缩引起的，混凝土的线膨胀系数为10×10－6,砖砌体的线膨胀系数为5×10－6左右，二者相差一倍，因此两者的变形不一致。混合结构实际上是混凝土构件和砖砌体的组合体，由于各部变形不同，彼此之间的互相约束作用必然产生内应力，而混凝土和砖砌体都是非均质材料，抗拉强度相对很弱，当某处的应变超过极限值时裂缝就要发生。砖砌体由砖和砂浆现场施工，影响其质量的因素是多方面的，在外力作用下内部受力很复杂，裂缝往往是几种应力状态的共同作用，混凝土是一种多相材料，其成型过程的随机性，确定其裂缝部位的分部的离散性。

温度变形差异是裂缝发生的根本原因，变形受到约束时产生的应力在接触面上累积，并向墙体内部传递。在讨论温度裂缝的文献中，选取的假设模型多为二维体系，对横墙在变形上的约束作用和墙上洞口的对抗变形能力的削弱作用没做更深入的讨论，即在空间上考虑的不充分。此外裂缝的出现还应与混凝土构件和砖砌体的体量上所占的比例和占居的部位有关，即涉及墙体本身构造问题。

2.裂缝控制。裂缝控制的意义在于有效地避免影响外观质量和使用功能的裂缝出现。裂缝产生的原因是变形受到约束产生的应力超过墙体的抗拉应力，因此裂缝控制就是做放松约束、降低变形产生的应力和增加结构刚度、提高其抗变形能力这两个方面工作，对于形体复杂的结构这两方面工作的协调更为重要。放松约束就是要合理确定伸缩的间距，同时存在两种结构形式时伸缩应按间距较小的类别选取，并要保证施工质量，使其工程正常工作。还有对混凝土体量所占比重较大的混合结构设置铰接点使变形不能集中。另外可以在防潮层外设置滑动层增大的变形自由度。增强抗变形能力，第一要合理设置横墙在空间上分散承担变形约束。第二对于墙体较长、窗间墙较小的结构在窗台处设置圈梁，并在勒角处增加配筋砌体与地梁共同工作起到抗裂作用，对于横墙较少的内框架结构还应增设抗裂构造柱来增加结构的一体性。

总之，引起外墙裂缝的原因较多，除我们讨论的温度因素外，不均匀沉降和震动等因素的影响都能造成裂缝，而且不能排除综合因素影响。但在诸多因素中，温度变形是主要因素，影响也最复杂，所以我们必须注重考虑空间结构和墙体自身构造对混合结构抗裂能力的影响，从总体上控制裂缝发生，以提高工程质量。